Όταν χρησιμοποιείτε ηλεκτρική ενέργεια, είναι απαραίτητο να αλλάξετε την τάση από το ένα επίπεδο στο άλλο. Οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου (γνωστοί και ως αερόψυκτοι) εκτελούν αυτή τη λειτουργία τόσο με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα που χρησιμοποιούνται ευρέως για εσωτερικές εγκαταστάσεις σε δημόσια και οικιστικά κτίρια όπου άλλοι τύποι αυτών των συσκευών θεωρούνται πολύ επικίνδυνοι.
Τύποι μετασχηματιστών: υγρό και ξηρό
Βασικά, υπάρχουν δύο διαφορετικοί τύποι τέτοιας συσκευής: με μόνωση και ψύξη υγρού (υγρού τύπου) και μίγμα αέρα ή αερίου με ψύξη (ξηρός τύπος).
Για μετασχηματιστές πρώτου τύπου, το ψυκτικό μέσο μπορεί να είναι ένα συνηθισμένο ορυκτέλαιο. Χρησιμοποιούνται επίσης και άλλες ουσίες, όπως επιβραδυντικοί υδρογονάνθρακες και υγρά σιλικόνης. Τέτοιοι μετασχηματιστές έχουν έναν πυρήνα και περιελίξεις βυθισμένα σε μια δεξαμενή υγρού μέσου, το οποίο χρησιμεύει και ως μονωτής και ως ψυκτικό.
Το πιο συνηθισμένο ηλεκτρικό στέγνωμαΟι μετασχηματιστές έχουν περιελίξεις γεμάτες με εποξειδική ρητίνη, η οποία χρησιμεύει ως μονωτήρας. Προστατεύει τους αγωγούς από τη σκόνη και την ατμοσφαιρική διάβρωση. Ωστόσο, δεδομένου ότι τα καλούπια χύτευσης πηνίου χρησιμοποιούνται μόνο με σταθερές διαστάσεις, υπάρχει μικρότερο περιθώριο αλλαγής στο σχεδιασμό τέτοιων συσκευών. Στο φάσμα που χρησιμοποιείται συνήθως για την τροφοδοσία ρεύματος μικρών βιομηχανικών επιχειρήσεων, καθώς και δημόσιων και οικιστικών κτιρίων, οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου αντιγράφουν πλήρως το εύρος ισχύος των αντίστοιχων υγρών τους.
Κύριες παράμετροι
Η πιο κρίσιμη στιγμή στη λειτουργία των εν λόγω συσκευών είναι να διασφαλιστεί το καθεστώς θερμοκρασίας των περιελίξεων. Για να βοηθήσουμε στην επιλογή ή αγορά μιας συσκευής ξηρού τύπου για την τροφοδοσία διαφόρων αντικειμένων, θα εξετάσουμε αρκετές βασικές λειτουργικές παραμέτρους:
- Ισχύς, kVA.
- Ονομαστική κύρια και δευτερεύουσα τάση.
- Η απαγωγή θερμότητας ενός συστήματος μόνωσης είναι το άθροισμα της μέγιστης θερμοκρασίας περιβάλλοντος + της μέσης αύξησης θερμοκρασίας στις περιελίξεις + η διαφορά μεταξύ της μέσης αύξησης θερμοκρασίας στις περιελίξεις και της υψηλότερης θερμοκρασίας σε αυτές.
- Πυρήνας και πηνία - πιθανή βλάβη στον πυρήνα ή συσσώρευση αποκολλήσεων (αγωγοί χαλκού ή αλουμινίου) προκαλούν ιδιαίτερη ανησυχία.
Υπάρχουν διάφοροι δομικοί τύποι μετασχηματιστών, που καθορίζονται κυρίως από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την απομόνωση των περιελίξεων τους. Μεταξύ αυτών είναι γνωστά: εμποτισμός υπό κενό, ενθυλάκωση και χυτή περιέλιξη. Ας εξετάσουμε το καθένα ξεχωριστά.
Μόνωση εμποτισμού κενού (VPI)
Αυτή η τεχνολογία δημιουργεί ένα φινίρισμα λάκας στους αγωγούς εναλλάσσοντας τους κύκλους πίεσης και κενού. Η διαδικασία VPI χρησιμοποιεί πολυεστερικές ρητίνες. Παρέχει στους αγωγούς καλύτερο φινίρισμα λάκας από το συμβατικό εμβάπτισμα. Τα πηνία επικαλυμμένα με αυτό τοποθετούνται στη συνέχεια σε ένα φούρνο όπου γίνεται το ψήσιμο. Είναι πολύ πιο ανθεκτικά στις εκκρίσεις κορώνας. Πώς μοιάζει ένας τέτοιος μετασχηματιστής; Η φωτογραφία του δημοσιεύεται παρακάτω.
Ενθυλάκωση κενού (VPE)
Αυτή η μέθοδος συνήθως έχει καλύτερη απόδοση από τη διαδικασία VPI. Αρκετές βυθίσεις προστίθενται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής για να εγκλωβιστεί το πηνίο, μετά το οποίο η επικάλυψη τους ψήνεται σε φούρνο. Αυτοί οι μετασχηματιστές προσφέρουν καλύτερη προστασία από επιθετικά και υγρά περιβάλλοντα από τους αντίστοιχους VPI. Πώς μοιάζει ένας τέτοιος μετασχηματιστής; Η φωτογραφία του παρουσιάζεται παρακάτω.
Ενθυλάκωση (στεγανοποίηση)
Οι ενθυλακωμένοι μετασχηματιστές είναι συμβατικές συσκευές με περιελίξεις επικαλυμμένες με ενώσεις πυριτίου ή εποξειδική ρητίνη και πλήρως κλειστές σε βαρύ περίβλημα. Η διαδικασία κατασκευής γεμίζει τις περιελίξεις με μια πυκνή, υψηλής διηλεκτρικής αντοχής εποξειδική ρητίνη, προστατεύοντας τον μετασχηματιστή από όλα τα περιβάλλοντα.
Χυτά πηνία (σε καλουπωμένο πυκνό εποξειδικό)
Αυτές οι συσκευές περιέχουν πηνία που είναι εγκλωβισμένα σε εποξειδικό υλικό κατά τη διαδικασία χύτευσης. Γεμίζουν πλήρως με ρητίνη υπό τη δράση τουκενό.
Κάθε μέθοδος μόνωσης περιέλιξης είναι ειδικά κατάλληλη για συγκεκριμένα περιβάλλοντα. Είναι πολύ σημαντικό να κατανοήσετε πού είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε τους κατάλληλους τύπους συσκευών. Για παράδειγμα, οι μετασχηματιστές ρητίνης ξηρής χύτευσης κοστίζουν περίπου 50% περισσότερο από τα προϊόντα VPE ή VPI. Έτσι, η επιλογή ενός συγκεκριμένου τύπου συσκευής μπορεί να επηρεάσει σημαντικά το συνολικό κόστος του έργου.
Προτάσεις για επιλογή
Όπου απαιτείται αυξημένη αντίσταση στις εκκενώσεις κορώνας (δηλαδή ηλεκτρικές εκκενώσεις που προκαλούνται από ένταση πεδίου που υπερβαίνει τη διηλεκτρική ισχύ της μόνωσης), όταν δεν απαιτείται αυξημένη μηχανική αντοχή των περιελίξεων, θα πρέπει να χρησιμοποιείται μετασχηματιστής τύπου VPI.
Χρησιμοποιήστε τα με χυτά πηνία όταν απαιτείται επιπλέον αντοχή και προστασία, όπως σε σκληρά περιβάλλοντα όπως εργοστάσια χημικών διεργασιών, εργοστάσια δομικών υλικών και εξωτερικές εγκαταστάσεις. Τα επιθετικά περιβάλλοντα περιλαμβάνουν ουσίες που μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά τις περιελίξεις άλλων μετασχηματιστών ξηρού τύπου, συμπεριλαμβανομένων των αλάτων, της σκόνης, των διαβρωτικών αερίων, της υγρασίας και των μεταλλικών σωματιδίων.
Επιπλέον, οι περιελίξεις χυτής ρητίνης έχουν βελτιωμένη ικανότητα αντοχής σε βραχυπρόθεσμες και επαναλαμβανόμενες υπερφορτώσεις που είναι κοινές σε πολλές διαδικασίες παραγωγής.
Ένας μηχανικός πρέπει συχνά να κάνει μια επιλογή μεταξύ χυτής ρητίνης ή τύπου VPI/VPE για κρίσιμες εφαρμογές και σκληρά περιβάλλοντα. Ο πρώτος τύπος θεωρείται γενικά ο καλύτερος. Μερικοί κατασκευαστέςΩστόσο, επισημαίνεται ότι η μόνωση από χυτή ρητίνη περιορίζει τη διάρκεια ζωής του μετασχηματιστή. Ο συντελεστής θερμικής διαστολής της εποξειδικής ρητίνης είναι μικρότερος από αυτόν των χάλκινων αγωγών. Η κυκλική διαστολή και συστολή καθώς τα πηνία θερμαίνονται και κρυώνουν μπορεί τελικά να προκαλέσουν ρωγμές στη ρητίνη. Σημειώνεται επίσης ότι ο μετασχηματιστής τύπου VPI μπορεί να αντεπεξέλθει καλύτερα σε τέτοιες διαδικασίες και ως εκ τούτου να διαρκέσει περισσότερο. Τελικά, η τελική επιλογή εναπόκειται στον ηλεκτροτεχνικό μηχανικό.
Υγρό εναντίον ξηρού
Οι μετασχηματιστές με υγρό πλήρωση τείνουν να είναι πιο αποδοτικοί από τους μετασχηματιστές με ξηρή πλήρωση, επομένως έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Επιπλέον, το υγρό είναι ένα πιο αποτελεσματικό μέσο για την ψύξη τοπικών περιοχών υψηλής θερμοκρασίας σε περιελίξεις. Επιπλέον, οι συσκευές γεμάτες υγρό έχουν καλύτερη ικανότητα υπερφόρτωσης.
Έτσι, ένας μετασχηματιστής ξηρού τύπου 1000 KVA στο μισό φορτίο έχει επίπεδο απώλειας περίπου 8 kW και σε πλήρες φορτίο περίπου 16 kW. Ταυτόχρονα, η ίδια «χιλιάδα», αλλά υγρή, έχει περίπου τα μισά απόβλητα. Το λάδι "δύο χιλιάδες" στο μισό φορτίο έχει απώλειες 8 kW και σε πλήρες φορτίο - 16 kW. Το ξηρό αντίστοιχό του χαρακτηρίζεται από κόστος 13 και 26,5 kW, αντίστοιχα. Αυτό σημαίνει ότι είναι οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου που κατέχουν το αμφίβολο προβάδισμα όσον αφορά τις απώλειες. Ταυτόχρονα, η τιμή τους είναι υψηλότερη από αυτή των υγρών.
Λόγω της πιο έντονης ψύξης των περιελίξεων, οι συσκευές υγρού έχουν μικρότερες διαστάσεις (βάθος και πλάτος) από τις στεγνές συσκευές ίδιας ισχύος. Μπορείεπηρεάζουν την απαιτούμενη περιοχή των υποσταθμών μετασχηματιστών (ιδιαίτερα των ενσωματωμένων) και ως εκ τούτου το κόστος ολόκληρης της εγκατάστασης. Έτσι, ένας τυπικός μετασχηματιστής ξηρού τύπου 1000 KVA έχει βάθος 1,6 μ. και πλάτος 2,44 μ. Ταυτόχρονα, ένας παρόμοιος μετασχηματιστής λαδιού σε κοντινό βάθος έχει πλάτος περίπου 1,5 μ. Αλλά αυτός ο τύπος, ωστόσο, έχει μια σειρά από μειονεκτήματα.
Για παράδειγμα, η πυροπροστασία είναι πιο σημαντική για τους μετασχηματιστές υγρού όταν χρησιμοποιείται εύφλεκτο ψυκτικό. Είναι αλήθεια ότι οι ξηροί μετασχηματιστές μπορούν επίσης να πιάσουν φωτιά. Μια συσκευή υγρού τύπου που δεν χρησιμοποιείται σωστά μπορεί ακόμη και να εκραγεί.
Ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας, τα προϊόντα με υγρά μπορεί να απαιτούν δίσκο σταγόνων για τη συλλογή τυχόν διαρροών ψυκτικού.
Ίσως κατά την επιλογή μετασχηματιστών, η μετάβαση από μια σαφή προτίμηση για ξηρό τύπο σε υγρό τύπο είναι μεταξύ 500 kVA και 2,5 MVA, με τον πρώτο τύπο να χρησιμοποιείται κατά προτίμηση στο κατώτερο όριο του εύρους και τον δεύτερο πάνω από αυτό.
Σημαντικός παράγοντας για την επιλογή του τύπου είναι η θέση εγκατάστασης του μετασχηματιστή, όπως μέσα σε ένα κτίριο γραφείων ή έξω, καθώς και η εξυπηρέτηση βιομηχανικών φορτίων.
Μετασχηματιστές ξηρού τύπου άνω των 5MVA είναι άμεσα διαθέσιμοι, αλλά πολλοί είναι γεμάτοι με υγρό. Για εγκατάσταση σε εξωτερικό χώρο, αυτός ο τύπος είναι επίσης κυρίαρχος.
Λίγα λόγια για τον εξαερισμό
Όταν ο μετασχηματιστής είναι εξοπλισμένος με ανεμιστήρα, το φορτίο μπορεί να αυξηθεί σημαντικά. Έτσι, για χυτές περιελίξειςΑυτή η λειτουργία μπορεί να αυξήσει την ικανότητα συνεχούς φορτίου έως και 50% πάνω από το ονομαστικό φορτίο. Για τύπους VPE ή VPI, η αύξηση της ισχύος σε αυτήν την περίπτωση μπορεί να είναι έως και 33%.
Για παράδειγμα, η ισχύς ενός τυπικού μετασχηματιστή χυτού τυλίγματος 3000 kVA, όταν είναι εξοπλισμένος με ανεμιστήρα, αυξάνεται στα 4500 kVA (κατά 50%). Ταυτόχρονα, ένας τύπος VPE ή VPI 2500 kVA με ανεμιστήρα θα το ανεβάσει στα 3,333 kVA (κατά 33%).
Ωστόσο, πρέπει πάντα να λαμβάνετε υπόψη ότι η παρουσία ενός φυσητήρα μειώνει τη συνολική αξιοπιστία του συστήματος. Εάν ο ανεμιστήρας αποτύχει όταν λειτουργεί με φύσημα κάτω από φορτίο μεγαλύτερο από το ονομαστικό, τότε υπάρχει πραγματικός κίνδυνος σοβαρού ατυχήματος, με αποτέλεσμα να χάσετε ολόκληρο τον μετασχηματιστή.
Και τι γίνεται με τη ρωσική αγορά;
Αξίζει να σημειωθεί ότι τα τελευταία χρόνια στη Ρωσία υπάρχει μια σταθερή τάση επανάληψης της εμπειρίας της Ευρώπης, όπου έως και το 90% όλων των μετασχηματιστών που έχουν εγκατασταθεί πρόσφατα είναι ξηρού τύπου. Η αγορά αντιδρά ανάλογα. Σήμερα στη Ρωσική Ομοσπονδία υπάρχουν προσφορές τέτοιων συσκευών από δύο ομάδες κατασκευαστών. Το πρώτο από αυτά περιλαμβάνει ρωσικές, ιταλικές, κινεζικές και κορεατικές μάρκες. Βασικά, προσφέρονται εποικοδομητικά ανάλογα γνωστών ρωσικών εμπορικών σημάτων: TSZ, TSL, TSGL. Πόσο κοστίζει ένας τέτοιος ξηρός μετασχηματιστής; Η τιμή μιας τυπικής "χιλιάδας" κυμαίνεται από 900 χιλιάδες έως 1 εκατομμύριο ρούβλια.
Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει Γερμανούς και Γάλλους κατασκευαστές. Προσφέρουν βαθμούς της σειράς DTTH, GDNN, GDHN. Πόσο θα κοστίσει ένας τέτοιος εισαγόμενος μετασχηματιστής; Η τιμή της ίδιας "χιλιάδας" θα είναι από 1,5 έως 2 εκατομμύρια ρούβλια.
